Если убрать из вселенной всю материю, что останется? У этого будут какие-то свойства? Может ли пространственно-временной континуум существовать без содержимого? ulidkovod
* * * * *
Если мы посмотрим на уравнение Эйнштейна...
(пошарил взглядом по интерфейсу аска в поисках редактора формул, тяжело вздохнул)
В общем, его можно рассматривать как сумму трех слагаемых, приравненную нулю. Одно описывает распределение и движение материи, второе — специфическое свойство вакуума (может принимать разные значения), третье, собственно, описывает пространство-время.
Одной короткой строчкой уравнение выглядит только в тензорной записи, а вообще-то это десять нелинейных уравнений в частных производных. Поэтому то, что первые два слагаемых равны нулю, еще ничего не значит. В рамках общей теории относительности пространственно-временной континуум без содержимого существовать вполне может — уравнение Эйнштейна имеет решения для пустого пространства, причем они отнюдь не сводятся к единственному простейшему случаю. В частности, по совершенно пустому пространству могут распространяться гравитационные волны (у которых определенно будут некие свойства). Именно такими решениями описываются окрестности черных дыр, да и просто массивных одиночных тел (да, в этом случае у нас есть нечто по центру, но вокруг-то пространство пустое!). Навязшие в зубах "червоточины" — тоже решение для пустого пространства.
Но это всё некие локальные объекты и явления. Если мы рассматриваем Вселенную в целом, решение для двух нулевых слагаемых получается скучноватым — Вселенная существует, у нее даже при желании можно найти свойство (размер), но с ней не происходит ровным образом ничего. Интересные штуки возникают, когда мы предполагаем, что свойства таки имеются у вакуума, т.е. второе слагаемое не равно нулю.
(Слагаемое это изначально представляло собой типичный костыль, подсунутый Эйнштейном в уравнения, чтобы обеспечить стационарность Вселенной. Предположение о существовании у вакуума каких-то свойств его изрядно нервировало, но казалось всё-таки более приемлемым, чем расширяющаяся Вселенная. Не потому, что Эйнштейн был ретроградом, а потому, что до экспериментального обнаружения того факта, что Вселенная таки расширяется, оставался еще с десяток лет. Когда это случилось, Эйнштейн облегченно обнулил было вакуумное слагаемое обратно, но много позже выяснилось, что без него картина мира всё-таки как-то не складывается).
В общем, можно предположить, что у вакуума есть плотность энергии (больше предполагать особо нечего, т.к. всё, что мы можем сказать, глядя на вакуум — это сколько кубометров вакуума у нас есть. Т.е. вводимая величина должна быть связана только с объемом). Оказывается, что если плотность энергии вакуума больше нуля — то пустая Вселенная расширяется по экспоненциальному закону, т.е. с ускорением.
Как мы знаем (достаточно уверенно, чтобы за это дали Нобелевку) — расширение Вселенной действительно является ускоряющимся. Похоже, свойство у вакуума всё-таки есть. Откуда оно у него берётся, уже довольно долго пытаются выяснить разномастные квантовые теории поля. Успехи пока, прямо скажем, посредственные.